Biopolymery jsou ... Rostlinné polymery

Obrovský počet různých sloučenin různých chemických vlastností byl schopen syntetizovat osobu v laboratoři. Nicméně, totéž, nejdůležitější a významnější pro život všech živých systémů byly, jsou a zůstávají přirozenými přírodními látkami. To znamená, že molekuly, které se účastní tisíců biochemických reakcí uvnitř organismů a jsou odpovědné za jejich normální fungování.

Převážná většina z nich patří do skupiny nazvané "biologické polymery".

Obecná koncepce biopolymerů

Především je třeba říci, že všechny tyto sloučeniny jsou vysokomolekulární a mají hmotnost až milionů daltonů. Tyto látky jsou živočišné a rostlinné polymery, které hrají rozhodující roli při konstrukci buněk a jejich struktur, zajišťují metabolismus, fotosyntézu, dýchání, výživu a všechny další životně důležité funkce každého živého organismu.

Je těžké přecenit význam těchto sloučenin. Biopolymery jsou přírodní látky přírodního původu, tvořené v živých organismech a jsou základem veškerého života na naší planetě. Co přesně jsou s nimi spojeny?

Biopolymery buňky

Existuje mnoho z nich. Hlavní biopolymery jsou proto následující:

• proteiny;
• polysacharidy;
• nukleové kyseliny (DNA a RNA).

Kromě nich je zde také zahrnuto mnoho smíšených polymerů vytvořených z kombinací uvedených látek. Například lipoproteiny, lipopolysacharidy, glykoproteiny a další.

Společné vlastnosti

Můžeme rozlišit několik vlastností, které jsou obsaženy ve všech zvažovaných molekulách. Například následující obecné vlastnosti biopolymerů:

• velká molekulová hmotnost způsobená tvorbou obrovských makrořísků s rozvětvením v chemické struktuře;
• typy vazeb v makromolekulách (vodík, iontové interakce, elektrostatické přitahování, disulfidové mosty, peptidové vazby atd.);
• strukturní jednotka každého řetězce je monomerní jednotka;
• Stereoregularita nebo její nepřítomnost ve struktuře řetězce.

Obecně platí, že všechny biopolymery mají stále více rozdílů ve struktuře a funkcích než v podobnostech.

Proteiny

Proteinové molekuly mají obrovský význam v životě všech živých bytostí. Takové biopolymery jsou základem celé biomasy. Koneckonců, dokonce i podle teorie Oparin-Haldane, život na Zemi pocházel z koacervátové kapky, která byla bílkovinou.

Struktura těchto látek podléhá striktnímu uspořádání struktury. Základem každého proteinu jsou aminokyselinové zbytky, které jsou schopné vzájemně se spojovat v neomezeném počtu řetězců. K tomu dochází vytvořením speciálních vazeb - peptidových vazeb. Taková vazba je vytvořena mezi čtyřmi prvky: uhlíkem, kyslíkem, dusíkem a vodíkem.

Složení molekuly proteinu může obsahovat mnoho aminokyselinových zbytků, které jsou stejné a různé (několik desítek tisíc nebo více). Celkový počet aminokyselin nalezených v těchto sloučeninách je 20. Nicméně, jejich různorodá kombinace dovoluje růstu proteinu kvantitativním a druhově specifickým způsobem.

Biopolymery proteinů mají různou prostorovou konformaci. Každý zástupce tedy může existovat jako primární, sekundární, terciární nebo kvartérní struktura.

Nejjednodušší a lineární z nich je primární. Jedná se jednoduše o sérii aminokyselinových sekvencí spojených navzájem.

Sekundární konformace se vyznačuje složitější strukturou, protože celková makroarchie proteinu začíná sloučit a vytváří cívky. Dvě blízké makrostruktury jsou udržovány blízko sebe kvůli kovalentním a vodíkovým interakcím mezi skupinami jejich atomů. Existují alfa a beta-helixy sekundární struktury bílkovin.

Terciární struktura je navinuta jedna makromolekula (polypeptidový řetězec) proteinu. Velmi komplexní síť interakcí uvnitř daného globule umožňuje, aby byla dostatečně stabilní a udržovala akceptovanou formu.

Kvartérní konformace je množina polypeptidových řetězců, navíjených a zkroucených do koule, které také tvoří vícenásobné vazby různých typů. Nejsložitější globulární struktura.

Funkce proteinových molekul

1. Doprava. Provádí se tím, že buněčné bílkoviny tvoří část plazmové membrány. Jedná se o ty, které tvoří iontové kanály, kterými mohou procházet určité molekuly. Také mnoho proteinů je součástí organoidů pohybu prvoků a bakterií, takže se přímo podílejí na jejich pohybu.
2. Energetická funkce se těmito molekulami velmi aktivně provádí. Jeden gram bílkovin v metabolismu tvoří 17,6 kJ energie. Proto je spotřeba rostlinných a živočišných produktů obsahujících tyto sloučeniny životně důležitá pro živé organismy.
3. Funkcí budovy je účast proteinových molekul v konstrukci většiny buněčných struktur, samotných buněk, tkání, orgánů a tak dále. Prakticky každá buňka je v podstatě založena na těchto molekulách (cytoplazma cytoplazmy, plazmatické membrány, ribosomy, mitochondrie a další struktury se podílejí na tvorbě proteinových sloučenin).
4. Katalytická funkce se provádí enzymy, které svou chemickou povahou nejsou nic víc než bílkoviny. Bez enzymů by nebylo možné pro většinu biochemických reakcí v těle, protože - biologických katalyzátorů v živých systémech.
5. Funkce receptoru (také signálu) pomáhá buněčným funkcím orientovat se a správně reagovat na jakékoliv změny v prostředí, mechanické i chemické.

Pokud vezmeme v úvahu proteiny do hloubky, můžeme identifikovat některé sekundární funkce. Zmíněné jsou však hlavní.

Nucleic Acids

Takové biopolymery jsou důležitou součástí každé buňky, ať už prokaryotické nebo eukaryotické. Koneckonců, nukleové kyseliny zahrnují molekuly DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (ribonukleová kyselina), z nichž každá je velmi důležitým článkem pro živé věci.

Ve své chemické povaze jsou DNA a RNA sekvence nukleotidů spojených vodíkovými vazbami a fosfátovými můstky. Kompozice DNA zahrnuje takové nukleotidy, jako jsou:

• adenin;
• thymin;
• guanin;
• cytosin;
• deoxyribóza s pěti atomy uhlíku.

RNA se liší tím, že tymín je nahrazen uracilem a cukr - ribózou.

Díky speciální strukturální organizaci jsou molekuly DNA schopny provádět řadu životně důležitých funkcí. RNA také hraje v buňce velkou roli.

Funkce takových kyselin

Nukleové kyseliny jsou biopolymery zodpovědné za následující funkce:

1. DNA je správcem a vysílačem genetické informace v buňkách živých organismů. V prokaryotách je tato molekula distribuována v cytoplazmě. V eukaryotické buňky je umístěn uvnitř jádra, oddělený karyolemma.
2. Dvojvláknová molekula DNA se dělí na části - geny, které tvoří strukturu chromozomu. Geny každého stvoření tvoří zvláštní genetický kód, ve kterém jsou všechny znaky organismu zašifrovány.
3. RNA má tři typy - matici, ribosomální a transportní. Ribosomal se podílí na syntéze a shromáždění proteinových molekul na příslušných strukturách. Matrix a transport přenášejí informace přečtené z DNA a decipherují její biologický význam.

Polysacharidy

Tyto sloučeniny jsou převážně rostlinnými polymery, tj. Nacházejí se v buňkách zástupců flóry. Obzvláště bohaté na polysacharidy jsou jejich buněčná stěna, která obsahuje celulózu.

Polysacharidy jsou svou chemickou povahou makromolekuly komplexních sacharidů. Mohou to být lineární, vrstvené, zesílené konformace. Monomery jsou jednoduché pět-, častěji šesti-uhlíkové cukry - ribóza, glukóza, fruktóza. Mají velký význam pro živé bytosti, protože jsou součástí buněk, jsou rezervní živinou rostlin, jsou rozděleny uvolněním velkého množství energie.

Význam různých zástupců

Biologické polymery, jako je škrob, celulóza, inulin, glykogen, chitin a další jsou velmi důležité. Jsou to důležité zdroje energie v živých organismech.

Celulóza je tedy povinnou součástí buněčné stěny rostlin, některé bakterie. Dává sílu, určitou formu. V lidském průmyslu se používá k výrobě papíru, hodnotných acetátových vláken.

Škrob je výhradní rostlinná živina, která je také cenným potravinářským produktem pro člověka a zvířata.

Glykogen nebo živočišný tuk je rezervní živina pro zvířata a lidi. Vykonává funkce tepelné izolace, zdroje energie, mechanické ochrany.

Smíšené biopolymery ve složení živých bytostí

Kromě těch, které jsme zkoumali, existují také různé kombinace vysokomolekulárních sloučenin. Takové biopolymery jsou komplexní smíšené struktury z bílkovin a lipidů (lipoproteinů) nebo z polysacharidů a bílkovin (glykoproteiny). Kombinace lipidů a polysacharidů (lipopolysacharidů) je také možná.

Každý z těchto biopolymerů má mnoho odrůd, které v živých bytostech vykonávají řadu důležitých funkcí: transport, signál, receptor, regulační, enzymatické, konstrukční a mnoho dalších. Jejich struktura je chemicky velmi složitá a daleko od rozluštění pro všechny zástupce, proto nejsou funkce zcela určeny. Dnes jsou známé pouze ty nejběžnější, ale významná část zůstává nad hranicemi lidského poznání.